Bases del posicionamiento global
El sistema de posicionamiento global GPS, (por su denominación en inglés, Global Positioning System) consiste en un conjunto de 24 satélites artificiales que circundan la Tierra y envían señales de radio a la superficie. Un receptor de GPS es un aparato electrónico pequeño, utilizado por aquellos que viajan por tierra, mar o aire, que permite recibir las señales de los satélites. Este receptor utiliza las señales de radio para calcular la posición, que se señala por las coordenadas geográficas que se corresponden a un punto sobre el mapa.
Una señal de GPS tiene varios elementos de información, entre ellos se encuentran: un código que constituye la identificación del satélite; datos del calendario astronómico con el cual se ubica la posición del satélite durante el día, es decir, su ubicación en la órbita y así como de otros satélites del sistema; y datos del almanaque que corresponden a la información de la fecha y hora de cada satélite. Esta es la parte de la señal esencial para determinar la posición.
Un receptor de GPS junto a un mapa y una brújula, nos permite localizar diferentes lugares y objetos en la superficie terrestre como bancos de peces en medio del mar o marcar la entrada no señalada en una cueva.
El fundamento del sistema de posicionamiento global GPS consiste en la recepción de un mínimo de cuatro señales de radio de otros tantos satélites cuya posición orbital con respecto a la Tierra se conoce de forma muy exacta. Simultáneamente se conoce muy bien el tiempo que han tardado dichas señales en recorrer el camino entre el satélite y el receptor.
Los 24 satélites que componen el sistema GPS se encuentran en órbita alrededor de la Tierra a una distancia de aproximadamente 20 200 km sobre nosotros. Se mueven de forma constante y cubren dos órbitas completas cada 24 horas. Viajan a una velocidad de 11 250 km.
Los satélites del GPS utilizan energía solar, aunque también tienen baterías de reserva para casos de un eclipse solar. Cuentan con pequeños cohetes que permiten corregir algunos errores en la trayectoria del satélite. Cada uno de los satélites lleva cuatro relojes atómicos a bordo.
El primer satélite del sistema GPS, también conocido como NAVSTAR, fue lanzado en 1978. Para 1999 se pudo tener una constelación completa de 24 satélites. Cada uno tiene un periodo de funcionamiento de aproximadamente 10 años y de forma continua se construyen nuevos para ponerlos en órbita al momento que sea necesario reemplazar alguno.
Los satélites de la red GPS transmiten la información de forma continua en dos señales de radio de baja potencia, señales L1 y L2; el sistema civil utiliza la frecuencia de L1. Las señales viajan por ellas, atraviesan nubes, cristales y otros materiales, sin embargo, no pasan a través de la mayoría de los objetos sólidos como edificios y montañas.
El sistema de posicionamiento global emplea ondas de radio, pero en lugar de utilizar las torres de transmisión usa los satélites en una órbita sobre la Tierra y, en lugar de enviar ondas de radio, manda una secuencia de números que permiten al receptor GPS medir la distancia a cada satélite. El receptor capta las ondas electromagnéticas emitidas por los satélites GPS, las cuales, sabemos, se desplazan a la velocidad de la luz (300.000 km/s). Con este dato podemos conocer la distancia (v = d/t) entre el satélite y el receptor.
El tiempo en recibir una señal, desde que ha sido emitida por el satélite, varía entre 67 y 86 milisegundos, según la posición del satélite respecto a la Tierra y al receptor. Conociendo la distancia y la posición del satélite, es posible trazar un círculo dentro del cual se encuentra obligatoriamente el receptor.
